WO2008145078A1 - Objektiv insbesondere für ein fahrassistenzsystem - Google Patents

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WO2008145078A1
WO2008145078A1 PCT/DE2008/000421 DE2008000421W WO2008145078A1 WO 2008145078 A1 WO2008145078 A1 WO 2008145078A1 DE 2008000421 W DE2008000421 W DE 2008000421W WO 2008145078 A1 WO2008145078 A1 WO 2008145078A1
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lens
image
point
imaging
image plane
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PCT/DE2008/000421
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Hamid Valipour
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Docter Optics Gmbh
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    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/008—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras designed for infrared light
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    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
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    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
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    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only

Definitions

  • the invention relates to a lens, in particular for infrared light and / or visible light, for imaging an object in an image plane. This image should be digitized in particular.
  • DE 38 24 969 C2 discloses a lens for the infrared and the visible wavelength range with a collecting lens, on one surface of which a hologram is provided, which has substantially the shape of a Fresnel lens and is designed to correct the aberrations.
  • DE 693 28440 T2 discloses an infrared camera with an optical arrangement for directing light / infrared radiation into a focal plane array of infrared sensitive microbolometers on a semiconductor substrate.
  • JP 2000171697 A, EP 1 387 199 B1 and US Pat. No. 6,249,374 B1 disclose lenses with meniscus-shaped lenses.
  • DE 2006 037 895 A1 discloses an objective for imaging an object into an image plane, the objective having an objective lens facing the object and an image lens facing the image plane, and the surface of the object lens facing the object being concave, and that of the image plane facing surface of the image lens is curved convexly with a radius of curvature Ri 40 such that d
  • a suitable lens for the use of logarithmic light sensors.
  • an objective in particular for infrared light and / or visible light, for imaging an object into an image plane, wherein the objective has an object lens facing the object and an image lens facing the image plane, wherein with respect to the imaging of an object for every point within the image circle of the objective or for at least one point within the image circle of the objective:
  • P dyn 7OdB with where P max is the maximum light output of a point in the image plane for imaging a point of the object, and P min is the light output of another point in the image plane for imaging the point of the object whose light output is related to the imaging of the point of the object is greater than the light output of each further point in the image plane with respect to the image of the point of the object or where P min is the maximum light output of the reflected image signals of the point of the object.
  • the image circle of the objective in the sense of the invention is in particular the region which the objective is able to cover, in particular without being impaired by edge shadows.
  • An image of an object in an image plane is intended in the sense of In particular, the invention should be or include an image in the infrared range and / or in the visible range.
  • An image of an object in the sense of the invention in particular (also) emitted by the object or reflected infrared light and / or visible light.
  • a point in the sense of the invention has a surface or expansion corresponding to the resolution of the objective or a camera with such a lens.
  • the aforementioned objective is particularly suitable for infrared cameras or infrared cameras.
  • the aforementioned objective is particularly suitable for cameras with logarithmic light sensors.
  • the aforementioned objective is particularly suitable for fixed-focus cameras and / or cameras for industrial applications.
  • the aforementioned objective is particularly suitable for a driver assistance system.
  • the aforementioned objective is e.g. suitable for applications as disclosed in DE 100 33 599 B4, DE 101 15 665 A1, DE 102 17 843 A1 or DE 102 28 638 A1.
  • the aforementioned objective may e.g. used in conjunction with an infrared light source. Possible infrared light sources are e.g. in DE 102 17 843 A1 and DE 10047 207 A1.
  • the surface of the image lens facing the image plane is curved convexly with a radius of curvature R 140 in such a way that the following applies:
  • d is the distance between the image plane and the image plane facing surface of the image lens
  • NA is the numerical aperture of the lens
  • DB is the image circle diameter of the lens.
  • a surface of a lens should in particular be an optically active surface of this lens.
  • the extraneous light component of the lens is less than 0.8%.
  • the lens has at least one arranged between the object lens and the image lens first center lens.
  • the objective has a second center lens between the object lens and the first center lens.
  • the image lens is a positive lens or a converging lens.
  • the image plane is located at an edge of the image lens. In a further advantageous embodiment of the invention, the image plane is in the image lens. In a further advantageous embodiment of the invention, the image lens is a negative lens or a scattering lens. In a further advantageous embodiment of the invention, the object-side optically effective surface of the image lens is convexly curved. In a further advantageous embodiment of the invention, the object-side optically effective surface of the image lens is curved with a radius of curvature R such that:
  • DB where d is the thickness of the image lens, where NA is the numerical aperture of the objective, where DB is the image circle diameter of the objective, and where ⁇ is a value less than or equal to 5, in particular less than or equal to 3, advantageously less than or equal to 2.5, is.
  • the range of imageable light is in a range between about 400 nm and about 900 nm.
  • An improved night vision device comprises an infrared light sensor and an aforementioned objective for imaging an object on the infrared light sensor, the night vision device having a display for displaying an image recorded by means of the infrared light sensor.
  • An improved driver assistance system for a vehicle includes a light sensor and an aforementioned objective for imaging an object on the light sensor, the driver assistance system having a display for displaying an image recorded by means of the light sensor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a camera
  • FIG. 2 shows an embodiment of a meniscus-like or meniscus-shaped object lens
  • FIG. 3 is a technical drawing of the camera of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a further technical drawing of the camera according to FIG. 1,
  • Fig. 5 light output plotted logarithmically over the distance from a considered
  • FIG. 7 shows a picture taken with the lens of the camera according to FIG. 1, FIG.
  • Fig. ⁇ is a schematic diagram of another embodiment of a camera
  • 9 is a driving assistance system designed as a night-vision device.
  • the camera 1 comprises an objective 10, in particular for infrared light and / or visible light, for imaging an object 20 in an image plane.
  • the objective 10 optionally comprises a meniscus-like or meniscus-shaped object lens 11 facing the object 20, which is particularly suitable for use in driver assistance systems.
  • the objective 10 also comprises an image lens 14 which is to be turned towards the image plane and is designed as a positive lens or converging lens, a center lens 12 arranged as a positive lens or converging lens between the object lens 11 and the image lens 14 and a lens 12 arranged between the object lens 11 and the image lens 14 negative lens or scattering lens designed center lens 13th
  • the camera 1 comprises a logarithmic light sensor 2 arranged in the image plane, by means of which an image or an infrared light image of the object can be recorded.
  • a signal output by the logarithmic light sensor 2 can be processed by digital data processing 3 or evaluation assigned to the camera 1 and can be output via an interface 4 as a digital image signal.
  • the surface 14B of the image lens 14 facing the light sensor 2 is curved convexly with a radius of curvature R 146 such that: d
  • d is the distance between the light sensor 2 and the light sensor 2 facing surface 14B of the image lens 14, where NA is the numerical aperture of the lens 10, and where DB is the image circle diameter of the objective 10.
  • the Biid Vietnamese malmesser DB is in relation to the lens 10 at least 6mm, advantageously at least 8mm.
  • 11B denotes a convex surface of the object lens 11 facing the object 20, and 11A a concave surface of the object lens 11 facing the object 20.
  • Diameter D of the surface 20A facing the object 20 is in an advantageous embodiment 0.14 to 0.18, in particular 0.15 to 0.17. In the embodiment shown in FIG. 2, this ratio is approximately 0.16.
  • the amount of the radius of curvature of the surface 11B of the object lens 11 facing away from the object 20 is 90% to 130%, in particular 100% to 120%, of the magnitude of the radius of curvature of the surface 11A of the object lens 11 facing the object 20.
  • FIG 3 and Fig. 4 are taken with the dimensions refer to the unit millimeters.
  • reference numeral 40 denotes a bezel
  • reference numeral 30 a front cover
  • reference numeral 31 a housing
  • reference numeral 32 an inner housing
  • numeral 33 a rear cover.
  • the external light component of the objective 10 is less than 0.8%.
  • the value P is dyn with
  • the light output is plotted logarithmically over the distance from the observed point of the object 20 in FIG. 5 - in a simplified representation which is intended solely to explain the definition of the value P dyn .
  • FIGS. 6 and 7 illustrate the properties of the objective 10 using the example of a nocturnal scene with a motor vehicle with the dipped beam switched on and a pedestrian standing to the right of the motor vehicle.
  • the image shown in Fig. 6 has been taken with a lens conventionally used for motor vehicles while the image shown in Fig. 7 has been taken with the lens 10.
  • the comparison of the two images shows that the pedestrian in the image shown in Fig. 7 is much better to see.
  • the objective 110 comprises an object lens 111 which is to be turned towards the object and is designed as a negative lens or scattering lens.
  • the objective lens 111 is a negative lens or scattering lens 112 and a arranged between the object lens 111 and the image lens 114 as a positive lens or converging lens designed center lens 113.
  • the camera 101 comprises a arranged in the image plane with the image lens 114 connected logarithmic light sensor 118, by means of which an image or its infrared light image of the object is receivable. Between the center lens 112 and the center lens 113, a diaphragm is arranged, whose opening is designated by reference numeral 116. In a modification, the logarithmic light sensor 118 is disposed in the imaging lens 114.
  • the lens 110 has a focal length of 17mm and a length of 22mm.
  • the numerical aperture is 0.184.
  • the appropriate spectrum is between 400nm and 900nm.
  • the f-number is 2.7.
  • the thickness of the image lens 14 is 9.4 mm.
  • the object-side optically effective surface 114A of the image lens 14 is curved with a radius of curvature of 4.2 mm.
  • FIG. 9 shows a driving assistance system 200 configured as a night-vision device for a vehicle, in particular for a motor vehicle.
  • the night-vision device 200 comprises a camera 201 with a lens whose value Pd yn is greater than 70 dB, advantageously greater than 80 dB.
  • Particularly suitable embodiments of the camera 201 are the cameras 1 and 101.
  • the driving assistance system 200 also includes an evaluation device 210 and a display 202 for displaying an image recorded by means of the camera 201 and additional information generated by the evaluation device 210, such as instructions or warnings. Additionally or alternatively, the evaluation device 210 may serve for the pattern recognition or identification of objects or characters in the image recorded by means of the objective.
  • the driver assistance system 200 has a haptic and / or acoustic output device 203 for outputting additional information generated by the evaluation device 210, such as, for example, Notes or warnings.
  • additional information generated by the evaluation device 210 such as, for example, Notes or warnings.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Objektiv (10), insbesondere für Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht, zur Abbildung eines Objektes (20) in eine Bildebene, wobei das Objektiv (10) eine dem Objekt (20) zuzuwendende Objektlinse (11) und eine der Bildebene zugewandte Bildlinse (14) aufweist, wobei in Bezug auf die Abbildung eines Objektes (20) für jeden Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs (10) oder für zumindest einen Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs (10) gilt: Formel (I) wobei Pmax die maximale Lichtleistung eines Punktes in der Bildebene zur Abbildung eines Punktes des Objektes (20) ist, und wobei Pmin die Lichtleistung eines weiteren Punktes in der Bildebene zur Abbildung des Punktes des Objektes (20) ist, dessen Lichtleistung in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes (20) größer ist als die Lichtleistung jedes weiteren Punktes in der Bildebene in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes.

Description

Objektiv insbesondere für ein Fahrassistenzsystem
Die Erfindung betrifft ein Objektiv, insbesondere für Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht, zur Abbildung eines Objektes in eine Bildebene. Diese Abbildung soll insbesondere digitalisiert werden.
Die DE 38 24 969 C2 offenbart ein Objektiv für den Infrarot- und den sichtbaren Wellenlängenbereich mit einer sammelnden Linse, auf deren einer Oberfläche ein Hologramm vorgesehen ist, das im wesentlichen die Form einer Fresnellinse aufweist und zur Korrektur der Aberrationen ausgebildet ist.
Die DE 693 28440 T2 offenbart eine Infrarot-Kamera mit einer optischen Anordnung, um Licht/Infrarotstrahlung in ein Brennebenen-Feld von infrarotempfindlichen Mikrobolometem auf einem Halbleitersubstrat zu lenken.
Die JP 2000171697 A, die EP 1 387 199 B1 und die US 6 249 374 B1 offenbaren Objektive mit meniskusförmigen Linsen.
Die DE 2006 037 895 A1 offenbart ein Objektiv zur Abbildung eines Objektes in eine Bildebene, wobei das Objektiv eine dem Objekt zuzuwendende Objektlinse und eine der Bildebene zuzuwendende Bildlinse aufweist, und wobei die dem Objekt zuzuwendende Oberfläche der Objektlinse konkav ist, und wobei die der Bildebene zuzuwendende Oberfläche der Bildlinse derart konvex mit einem Krümmungsradiums Ri40 gekrümmt ist, dass gilt: d
■#140 ≤ • 6mm _2 d - NA wobei d der Abstand zwischen dem Lichtsensor und der dem Lichtsensor zugewandten Oberfläche der Bildlinse ist, und wobei NA die numerische Apertur des Objektivs ist.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein besonders für die Erkennung der Umgebung eines Kraftfahrzeuges geeignetes Objektiv bzw. eine entsprechende Kamera anzugeben.
Dabei ist es insbesondere wünschenswert, ein für den Einsatz von logarithmischen Lichtsensoren geeignetes Objektiv anzugeben. Es ist insbesondere wünschenswert, ein Objektiv mit einer hohen Öffnung und insbesondere mit einer hohen Lichtausbeute anzugeben. Es ist insbesondere wünschenswert, ein kompaktes und robustes Objektiv anzugeben. Es ist insbesondere wünschenswert, ein Objektiv mit niedriger Verzeichnung anzugeben.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Objektiv, insbesondere für Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht, zur Abbildung eines Objektes in eine Bildebene gelöst, wobei das Objektiv eine dem Objekt zuzuwendende Objektlinse und eine der Bildebene zugewandte Bildlinse aufweist, wobei in Bezug auf die Abbildung eines Objektes für jeden Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs oder für zumindest einen Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs gilt:
Pdyn > 7OdB mit
Figure imgf000004_0001
wobei Pmax die maximale Lichtleistung eines Punktes in der Bildebene zur Abbildung eines Punktes des Objektes ist, und wobei Pmin die Lichtleistung eines weiteren Punktes in der Bildebene zur Abbildung des Punktes des Objektes ist, dessen Lichtleistung in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes größer ist als die Lichtleistung jedes weiteren Punktes in der Bildebene in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes oder wobei Pmin die maximale Lichtleistung der in einem weiteren Punkt abgebildeten Reflexbildsignale des Punktes des Objektes ist.
Der Bildkreis des Objektivs ist im Sinne der Erfindung insbesondere der Bereich, den das Objektiv im Stande ist abzudecken, insbesondere ohne durch Randabschattungen beeinträchtigt zu sein. Eine Abbildung eines Objektes in einer Bildebene soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Abbildung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich sein oder umfassen. Eine Abbildung eines Objektes im Sinne der Erfindung bildet insbesondere (auch) von dem Objekt ausgesandtes bzw. reflektiertes Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht ab. Ein Punkt im Sinne der Erfindung besitzt insbesondere eine der Auflösung des Objektivs bzw. einer Kamera mit einem solchen Objektiv entsprechende Fläche bzw. Ausdehnung.
Das vorgenannte Objektiv ist insbesondere für Infrarotkameras bzw. infrarotfähige Kameras geeignet. Das vorgenannte Objektiv ist insbesondere für Kameras mit logarithmischen Lichtsensoren geeignet. Das vorgenannte Objektiv ist insbesondere für Kameras mit festem Fokus und/oder für Kameras für industrielle Anwendungen geeignet. Das vorgenannte Objektiv ist besonders für ein Fahrassistenzsystem geeignet. Das vorgenannte Objektiv ist z.B. für Anwendungen geeignet, wie sie in der DE 100 33 599 B4, der DE 101 15 665 A1 , der DE 102 17 843 A1 oder der DE 102 28 638 A1 offenbart sind. Das vorgenannte Objektiv kann z.B. in Verbindung mit einer Infrarotlichtquelle verwendet werden. Mögliche Infrarotlichtquellen sind z.B. in der DE 102 17 843 A1 und der DE 10047 207 A1 offenbart.
In vorteilhafter Ausgestaltung gilt
PcIyn > SOdB bzw. in besonders vorteilhafter Ausgestaltung
Pdyn >WdB
Dabei kann vorgesehen sein, dass gilt:
Pdyn < 12OdB
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die der Bildebene zugewandte Oberfläche der Bildlinse derart konvex mit einem Krümmungsradiums R140 gekrümmt, dass gilt:
Figure imgf000005_0001
wobei d der Abstand zwischen der Bildebene und der der Bildebene zugewandten Oberfläche der Bildlinse ist, wobei NA die numerische Apertur des Objektivs ist, und wobei DB der Bildkreisdurchmesser des Objektivs ist. Eine Oberfläche einer Linse soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine optisch wirksame Oberfläche dieser Linse sein. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Fremdlichtanteil des Objektivs kleiner als 0,8%. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Objektiv zumindest eine zwischen der Objektlinse und der Bildlinse angeordnete erste Mittellinse auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Objektiv zwischen der Objektlinse und der ersten Mittellinse eine zweite Mittellinse auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildlinse eine positive Linse oder eine Sammellinse.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt die Bildebene an einem Rand der Bildlinse. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt die Bildebene in der Bildlinse. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildlinse eine negative Linse oder eine Streulinse. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die objektseitige optisch wirksame Oberfläche der Bildlinse konvex gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die objektseitige optisch wirksame Oberfläche der Bildlinse derart mit einem Krümmungsradius R gekrümmt, dass gilt:
DB wobei d die Dicke der Bildlinse ist, wobei NA die numerische Apertur des Objektivs ist, wobei DB der Bildkreisdurchmesser des Objektivs ist, und wobei α ein Wert kleiner oder gleich 5, insbesondere kleiner oder gleich 3, vorteilhafterweise kleiner oder gleich 2,5, ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt der Bereich abbildbaren Lichts in einem Bereich zwischen in etwa 400nm und in etwa 900nm.
Ein verbessertes Nachtsichtgerät umfasst einen Infrarotlichtsensor und ein vorgenanntes Objektiv zur Abbildung eines Objektes auf den Infrarotlichtsensor, wobei das Nachtsichtgerät ein Display zur Darstellung eines mittels des Infrarotlichtsensors aufgenommenen Bildes aufweist.
Ein verbessertes Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug umfasst einen Lichtsensor und ein vorgenanntes Objektiv zur Abbildung eines Objektes auf den Lichtsensor, wobei das Fahrassistenzsystem ein Display zur Darstellung eines mittels des Lichtsensors aufgenommenen Bildes aufweist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kamera,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer meniskusartigen bzw. meniskusförmigen Objektlinse,
Fig. 3 eine technische Zeichnung der Kamera gemäß Fig. 1 ,
Fig. 4 eine weitere technische Zeichnung der Kamera gemäß Fig. 1 ,
Fig. 5 Lichtleistung logarithmisch aufgetragen über den Abstand von einem betrachteten
Punkt eines Objektes,
Fig. 6 ein mit einem üblichen Objektiv aufgenommenes Bild,
Fig. 7 ein mit dem Objektiv der Kamera gemäß Fig. 1 aufgenommenes Bild,
Fig. δ eine Prinzipdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kamera und
Fig. 9 ein als Nachtsichtgerät ausgestaltetes Fahrassistenzsystem.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kamera 1. Die Kamera 1 umfasst ein Objektiv 10, insbesondere für Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht, zur Abbildung eines Objektes 20 in eine Bildebene. Das Objektiv 10 umfasst optional eine dem Objekt 20 zuzuwendende meniskusartige bzw. meniskusförmige Objektlinse 11, die für den Einsatz in Fahrassistenzsystemen besonders geeignet ist. Das Objektiv 10 umfasst zudem eine der Bildebene zuzuwendende als positive Linse bzw. Sammellinse ausgestaltete Bildlinse 14, eine zwischen der Objektlinse 11 und der Bildlinse 14 angeordnete als positive Linse bzw. Sammellinse ausgestaltete Mittellinse 12 und eine zwischen der Objektlinse 11 und der Bildlinse 14 angeordnete als negative Linse bzw. Streulinse ausgestaltete Mittellinse 13.
Die Kamera 1 umfasst einen in der Bildebene angeordneten logarithmischen Lichtsensor 2, mittels dessen ein Abbild bzw. ein Infrarotlichtabbild des Objektes aufnehmbar ist. Ein von dem logarithmischen Lichtsensor 2 ausgegebenes Signal ist von einer der Kamera 1 zugeordneten digitalen Datenverarbeitung 3 bzw. Auswertung verarbeitbar und als digitales Bildsignal über eine Schnittstelle 4 ausgebbar.
Die dem Lichtsensor 2 zugewandte Oberfläche 14B der Bildlinse 14 ist derart konvex mit einem Krümmungsradiums R146 gekrümmt, dass gilt: d
Ä •145 0,8 -DB
-2 d-NA wobei d der Abstand zwischen dem Lichtsensor 2 und der dem Lichtsensor 2 zugewandten Oberfläche 14B der Bildlinse 14 ist, wobei NA die numerische Apertur des Objektivs 10 ist, und wobei DB der Bildkreisdurchmesser des Objektivs 10 ist. Der Biidkreisdurchmesser DB beträgt in Bezug auf das Objektiv 10 mindestens 6mm, vorteilhafterweise mindestens 8mm.
Fig. 2 zeigt die meniskusartige bzw. meniskusförmige Objektlinse 11. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 11 B eine konvexe dem Objekt 20 abzuwendende Oberfläche der Objektlinse 11 und Bezugszeichen 11A eine konkave dem Objekt 20 zuzuwendende Oberfläche der Objektlinse 11. Das Verhältnis H/D eines zur optischen Achse 15 der Objektiinse 11 parallelen Abstandes H zwischen einer Position am Rand der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11 A , zwischen dem Rand der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11A bzw. zwischen einem wesentlichen Teil des Randes der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11 A und dem Mittelpunkt der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11A bzw. dem (virtuellen) Schnittpunkt der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11A mit der optischen Achse 15 der Objektlinse 11 zum
Durchmesser D der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11A beträgt in vorteilhafter Ausgestaltung 0,14 bis 0,18, insbesondere 0,15 bis 0,17. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis in etwa 0,16.
Der Betrag des Krümmungsradius der dem Objekt 20 abzuwendenden Oberfläche 11B der Objektlinse 11 beträgt 90% bis 130%, insbesondere 100% bis 120%, des Betrages des Krümmungsradius der dem Objekt 20 zuzuwendenden Oberfläche 11A der Objektlinse 11. Weitere Abmessungen des Objektivs können den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten technischen Zeichnungen entnommen werden, wobei sich die Bemaßungen auf die Einheit Millimeter beziehen. In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 40 eine Blende, Bezugszeichen 30 eine vordere Abdeckung, Bezugszeichen 31 ein Gehäuse, Bezugszeichen 32 ein inneres Gehäuse und Bezugszeichen 33 eine hintere Abdeckung.
Der Fremdlichtanteil des Objektivs 10 ist kleiner ist als 0,8%. In Bezug auf die Abbildung eines Objektes 20 beträgt der Wert Pdyn mit
Figure imgf000008_0001
für jeden Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs 10 in etwa 9OdB, wobei - wie in Fig. 5 dargestellt - Pmax die maximale Lichtleistung eines Punktes in der Bildebene zur Abbildung eines Punktes des Objektes 20 ist, und wobei Pmjn die Lichtleistung eines weiteren Punktes in der Bildebene zur Abbildung des Punktes des Objektes 20 ist, dessen Lichtleistung in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes 20 größer ist als die Lichtleistung jedes weiteren Punktes in der Bildebene in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes 20 bzw. wobei Pmin die maximale Lichtleistung der in einem weiteren Punkt abgebildeten Reflexbildsignale des Punktes des Objektes 20 ist. Dabei ist in Fig. 5 - in einer vereinfachten Darstellung die allein der Erläuterung der Definition des Wertes Pdyn dienen soll - die Lichtleistung logarithmisch über den Abstand von dem betrachteten Punkt des Objektes 20 aufgetragen.
Fig. 6 und Fig. 7 verdeutlichen die Eigenschaften des Objektivs 10 am Beispiel einer nächtlichen Szene mit einem Kraftfahrzeug mit eingeschaltetem Abblendlicht und einem rechts neben dem Kraftfahrzeug stehenden Fußgänger. Dabei ist das in Fig. 6 dargestellte Bild mit einem herkömmlich für Kraftfahrzeuge eingesetzten Objektiv aufgenommen worden während das in Fig. 7 dargestellte Bild mit dem Objektiv 10 aufgenommen worden ist. Dabei zeigt der Vergleich der beiden Bilder, dass der Fußgänger in dem in Fig. 7 dargestellten Bild deutlich besser zu sehen ist.
Fig. 8 zeigt eine Prinzipdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kamera 101 mit einem erfindungsgemäßen Objektiv 110, insbesondere für Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht, zur Abbildung eines Objektes in eine Bildebene. Das Objektiv 110 umfasst eine dem Objekt zuzuwendende als positive Linse bzw. Sammellinse ausgestaltete Objektlinse 111 , eine der Bildebene zuzuwendende als negative Linse bzw. Streulinse ausgestaltete Bildlinse 114, eine zwischen der Objektlinse 111 und der Bildlinse 114 angeordnete als negative Linse bzw. Streulinse ausgestaltete Mittellinse 112 und eine zwischen der Objektlinse 111 und der Bildlinse 114 angeordnete als positive Linse bzw. Sammellinse ausgestaltete Mittellinse 113. Die Kamera 101 umfasst einen in der Bildebene angeordneten mit der Bildlinse 114 verbundenen logarithmischen Lichtsensor 118, mittels dessen ein Abbild bzw. dessen Infrarotlichtabbild des Objektes aufnehmbar ist. Zwischen der Mittellinse 112 und der Mittellinse 113 ist eine Blende angeordnet, deren Öffnung mit Bezugszeichen 116 bezeichnet ist. In einer Abwandlung ist der logarithmische Lichtsensor 118 in der Bildlinse 114 angeordnet.
Das Objektiv 110 besitzt eine Brennweite von 17mm und eine Länge von 22mm. Die numerische Apertur beträgt 0,184. Das einsatzgemäße Spektrum liegt zwischen 400nm und 900nm. Die Blendenzahl beträgt 2,7. Die Dicke der Bildlinse 14 beträgt 9,4mm. Die objektseitige optisch wirksame Oberfläche 114A der Bildlinse 14 ist mit einem Krümmungsradius von 4,2mm gekrümmt.
Fig. 9 zeigt ein als Nachtsichtgerät ausgestaltetes Fahrassistenzsystem 200 für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Nachtsichtgerät 200 umfasst eine Kamera 201 mit einem Objektiv, dessen Wert Pdyn größer ist als 7OdB, vorteilhafterweise größer ist als 8OdB. Besonders geeignete Ausgestaltungen der Kamera 201 sind die Kameras 1 und 101. Das Fahrassistenzsystem 200 umfasst zudem eine Auswerteeinrichtung 210 sowie ein Display 202 zur Darstellung eines mittels der Kamera 201 aufgenommenen Bildes und von der Auswerteeinrichtung 210 generierter Zusatzinformationen, wie z.B. Hinweisen oder Warnungen. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerteeinrichtung 210 der Mustererkennung oder Identifikation von Gegenständen oder Zeichen in dem mittels des Objektivs aufgenommen Bildes dienen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fahrassistenzsystem 200 eine haptische und/oder akustische Ausgabevorrichtung 203 zur Ausgabe von von der Auswerteeinrichtung 210 generierten Zusatzinformationen, wie z.B. Hinweisen oder Warnungen, umfasst. Darüber hinaus kann z.B. ein elektronisches Logbuch 204 zur Aufzeichnung von mittels der Kamera 201 aufgenommenen Bildern und/oder von von der Auswerteeinrichtung 210 generierten Zusatzinformationen, wie z.B. Hinweisen oder Warnungen, vorgesehen sein.

Claims

PATE NTAN S P RÜ C H E
1. Objektiv (10), insbesondere für Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht, zur Abbildung eines Objektes (20) in eine Bildebene, wobei das Objektiv (10) eine dem Objekt (20) zuzuwendende Objektlinse (11) und eine der Bildebene zugewandte Bildlinse (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf die Abbildung eines Objektes (20) für jeden Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs (10) oder für zumindest einen Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs (10) gilt:
Pdyn > 70dB mit
Pφn =10Λog(^]
V ■' min J wobei Pmax die maximale Lichtleistung eines Punktes in der Bildebene zur Abbildung eines Punktes des Objektes (20) ist, und wobei Pmin die Lichtleistung eines weiteren Punktes in der Bildebene zur Abbildung des Punktes des Objektes (20) ist, dessen Lichtleistung in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes (20) größer ist als die Lichtleistung jedes weiteren Punktes in der Bildebene in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes (20) oder wobei Pmin die maximale Lichtleistung der in einem weiteren Punkt abgebildeten Reflexbildsignale des Punktes des Objektes (20) ist.
2. Objektiv (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdlichtanteil des Objektivs (10) kleiner ist als 0,8%.
3. Objektiv (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (10) zumindest eine zwischen der Objektlinse (11) und der Bildlinse (14) angeordnete erste Mittellinse (13) aufweist.
4. Objektiv (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (10) zwischen der Objektlinse (11) und der ersten Mittellinse (13) eine zweite Mittellinse (12) aufweist.
5. Objektiv (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildlinse (14) eine positive Linse oder eine Sammellinse ist.
6. Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene an einem Rand der Bildlinse (14) liegt.
7. Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene in der Bildlinse (14) liegt.
8. Objektiv (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildlinse (14) eine negative Linse oder eine Streulinse ist.
9. Objektiv (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich abbildbaren Lichts in einem Bereich zwischen in etwa 400nm und in etwa goOnm liegt.
10. Nachtsichtgerät mit einem Infrarotlichtsensor und einem Objektiv (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abbildung eines Objektes auf den Infrarotlichtsensor, wobei das Nachtsichtgerät ein Display zur Darstellung eines mittels des Infrarotlichtsensors aufgenommenen Bildes aufweist.
11. Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrassistenzsystem einen Lichtsensor und ein Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Abbildung eines Objektes auf den Lichtsensor umfasst, und wobei das Fahrassistenzsystem ein Display zur Darstellung eines mittels des Lichtsensors aufgenommenen Bildes aufweist.
12. Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrassistenzsystem einen Lichtsensor (2) und ein Objektiv (10), insbesondere ein Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zur Abbildung eines Objektes auf den Lichtsensor (2) umfasst, und wobei das Fahrassistenzsystem eine Auswertevorrichtung, insbesondere zur Erkennung von Zeichen und/oder Gegenständen, und/oder ein Display zur Darstellung eines mittels des Lichtsensors aufgenommenen Bildes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf die Abbildung eines Objektes (20) für jeden Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs (10) oder für zumindest einen Punkt innerhalb des Bildkreises des Objektivs (10) gilt:
10.1ogpffiäM > 70dB
V "Miύn J wobei Pmax die maximale Lichtleistung eines, insbesondere jedes, Punktes in der Bildebene zur Abbildung eines Punktes des Objektes (20) ist, und wobei Pmin die Lichtleistung eines weiteren Punktes in der Bildebene zur Abbildung des Punktes des Objektes (20) ist, dessen Lichtleistung in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes (20) größer ist als die Lichtleistung jedes weiteren Punktes in der Bildebene in Bezug auf die Abbildung des Punktes des Objektes (20) oder wobei Pmin die maximale Lichtleistung der in einem weiteren Punkt abgebildeten Reflexbildsignale des Punktes des Objektes (20) ist.
13. Objektiv (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdlichtanteil des Objektivs (10) kleiner ist als 0,8%.
14. Objektiv (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (10) zumindest eine zwischen der Objektlinse (11) und der Bildlinse (14) angeordnete erste Mittellinse (13) aufweist.
15. Objektiv (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (10) zwischen der Objektlinse (11) und der ersten Mittellinse (13) eine zweite Mittellinse (12) aufweist.
16. Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildlinse (14) eine positive Linse oder eine Sammellinse ist.
17. Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene an einem Rand der Bildlinse (14) liegt.
18. Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene in der Bildlinse (14) liegt.
19. Objektiv (10) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildlinse (14) eine negative Linse oder eine Streulinse ist.
20. Objektiv (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich abbildbaren Lichts in einem Bereich zwischen in etwa 400nm und in etwa 900nm liegt.
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